JPH09228041A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
- Publication number
- JPH09228041A JPH09228041A JP3078096A JP3078096A JPH09228041A JP H09228041 A JPH09228041 A JP H09228041A JP 3078096 A JP3078096 A JP 3078096A JP 3078096 A JP3078096 A JP 3078096A JP H09228041 A JPH09228041 A JP H09228041A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- substrate
- film
- unit
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に所望の部
材を積層させて膜を形成する成膜装置に係り、特に、磁
性材料膜を含んで構成される多層膜を基板上に形成する
スパッタリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for laminating desired members on a substrate to form a film, and more particularly to forming a multilayer film including a magnetic material film on a substrate. The present invention relates to a sputtering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】成膜装置の１つであるスパッタ装置は、
種々の材料の薄膜化手段の一つとして、各方面でニーズ
が高まっている。特に最近は、より薄い膜を再現よく形
成する為に、従来のメッキ法に代わって、スパッタリン
グ法が用いられており、その重要性が高まってきてい
る。2. Description of the Related Art A sputtering apparatus, which is one of film forming apparatuses,
There is an increasing need in various fields as one of means for thinning various materials. Particularly in recent years, in order to form a thinner film with good reproducibility, a sputtering method has been used instead of the conventional plating method, and its importance is increasing.
【０００３】また、磁性材料やそれを積層する為の非磁
性材料を成膜する際に、外部より、ある一定方向に磁場
を印加しながら成膜することで、形成される膜の磁気特
性を制御するという技術はよく知られている。Further, when a magnetic material or a non-magnetic material for laminating the magnetic material is formed, the magnetic characteristics of the formed film are improved by applying a magnetic field from the outside in a certain direction. The technique of controlling is well known.
【０００４】上記のような処理において、従来、用いら
れている磁場の印加方法としては、真空容器内で成膜さ
れる基板の周囲に永久磁石等の磁場発生部材を設置して
磁場を印加する方法と、真空容器の外からソレノイドコ
イル等を利用して磁場をかける方法とがある。In the above-described processing, as a conventional magnetic field applying method, a magnetic field generating member such as a permanent magnet is installed around a substrate to be deposited in a vacuum container to apply a magnetic field. There is a method and a method of applying a magnetic field from outside the vacuum container using a solenoid coil or the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、成
膜中に一定の方向に同じ強度で磁場をかけることで、形
成される膜の磁気特性を制御していた。このため、単層
膜の成膜や、多層膜でも比較的積層数が少なくかつ同じ
方向に磁場をかけても磁気特性がそこなわれない多層膜
の成膜を行うには十分であった。In the above-mentioned prior art, the magnetic characteristics of the film to be formed are controlled by applying a magnetic field with the same intensity in a certain direction during film formation. Therefore, it was sufficient to form a single-layer film or a multi-layer film having a relatively small number of layers and a magnetic field which is not damaged even when a magnetic field is applied in the same direction.
【０００６】しかし、磁性材薄膜の多層化が進むにつ
れ、例えば、各層毎に異なった方向に外部磁場を印加す
ることが必要になり、従来の磁場印加方法では対応でき
なくなってきた。さらに、複数の異なる材料による薄膜
を形成する等、成膜プロセスが複雑になるにつれ、印加
する磁場の方向や強度にも高精度の制御が必要になって
きている。However, as the number of layers of magnetic material thin films has increased, for example, it has become necessary to apply an external magnetic field in a different direction for each layer, and the conventional magnetic field applying method cannot cope with this. Further, as the film forming process becomes complicated such as forming a thin film of a plurality of different materials, it is necessary to control the direction and strength of the applied magnetic field with high accuracy.
【０００７】本発明は、上記点を鑑みて成されたもので
あり、基板上に膜を形成する際に、当該膜が形成される
基板上の空間領域に磁場を印加すると共に、当該基板面
に平行な面内における前記磁場のベクトル成分の方向及
びその強度のうち少なくとも一方を変化させることがで
きる手段を備えたスパッタ装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above points, and when a film is formed on a substrate, a magnetic field is applied to a spatial region on the substrate where the film is formed, and the surface of the substrate is It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus equipped with means capable of changing at least one of the direction and the intensity of the vector component of the magnetic field in the plane parallel to.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板電極とターゲット電極とを真空容器
内に対向配置し、両電極間に放電を発生させ、前記ター
ゲット電極をスパッタリングすることで飛散するスパッ
タ粒子を、前記基板電極に支持された基板の表面に堆積
させて成膜するスパッタ装置において、前記基板の支持
部近傍に配置され、当該基板上の膜が形成される空間を
少なくとも含む空間領域に印加する磁場を発生する磁場
発生手段と、前記発生した磁場の方向及び強度のうち少
なくとも一方を変化させる磁場制御手段とを有する。In order to achieve the above object, the present invention is directed to a substrate electrode and a target electrode, which are arranged to face each other in a vacuum container, a discharge is generated between both electrodes, and the target electrode is sputtered. In a sputtering device that deposits sputtered particles scattered by the above on the surface of a substrate supported by the substrate electrode to form a film, a space that is arranged near the supporting portion of the substrate and in which a film on the substrate is formed. And a magnetic field control means for changing at least one of the direction and the intensity of the generated magnetic field.
【０００９】また、上記目的を達成するために本発明
は、膜を構成するための物質粒子を放出する粒子源と、
当該放出された物質粒子が堆積して膜が形成されるよう
に前記粒子源と対向する位置に基板を支持する基板支持
部とを備える成膜装置において、前記基板支持部の近傍
に配置され、当該基板上の膜が形成される空間を少なく
とも含む空間領域に印加する磁場を発生する磁場発生手
段と、前記発生した磁場の方向及び強度のうち少なくと
も一方を変化させる磁場制御手段とを有する。Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a particle source which emits material particles for forming a film,
In a film forming apparatus provided with a substrate supporting unit that supports a substrate at a position facing the particle source so that the released substance particles are deposited to form a film, the film forming apparatus is disposed in the vicinity of the substrate supporting unit, It has a magnetic field generation means for generating a magnetic field applied to a space region including at least a space where a film on the substrate is formed, and a magnetic field control means for changing at least one of a direction and an intensity of the generated magnetic field.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について、図１〜図４を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１１】本実施形態では、ターゲット部材をスパッ
タリングすることで得られるスパッタ粒子を基板上に堆
積させて膜を形成するスパッタ装置を例として説明する
が、本発明はスパッタ装置に限定されるものではなく、
例えば、その他の種類の粒子源を用いて膜を構成する物
質粒子を飛散させ、該物質粒子を基板上に堆積させるよ
うな成膜装置にも、以下と同様に適用することができ
る。In this embodiment, a sputter apparatus for depositing sputtered particles obtained by sputtering a target member on a substrate to form a film will be described as an example, but the present invention is not limited to the sputter apparatus. Without
For example, it can be similarly applied to a film forming apparatus in which substance particles forming a film are scattered by using another type of particle source and the substance particles are deposited on a substrate.
【００１２】本実施形態によるスパッタ装置は、図１に
示すように、成膜室を形成する真空容器２０と、該真空
容器２０内の下面に配置される磁性材料あるいはその他
の材料から構成されるターゲット電極２１ａ、２２ａ
と、該ターゲット電極２１ａ、２２ａのそれぞれに対向
するよう基板１を保持すると共に該基板１の表面近傍に
磁場を印加するための基板ホルダー１０とを有する。As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus according to the present embodiment is composed of a vacuum container 20 for forming a film forming chamber, and a magnetic material or another material disposed on the lower surface of the vacuum container 20. Target electrodes 21a, 22a
And a substrate holder 10 for holding the substrate 1 so as to face the target electrodes 21a and 22a and applying a magnetic field near the surface of the substrate 1.
【００１３】基板ホルダー１０は、基板１が保持される
固定面６ａを形成する基板電極６と、膜が形成される基
板１の表面近傍に磁場を印加するための磁場印加機構と
を備えている。前記磁場印加機構は、本発明の特徴的構
成であり、後に、図２及び図３を参照して詳しく説明す
る。The substrate holder 10 comprises a substrate electrode 6 forming a fixed surface 6a for holding the substrate 1 and a magnetic field applying mechanism for applying a magnetic field near the surface of the substrate 1 on which a film is formed. . The magnetic field applying mechanism is a characteristic configuration of the present invention, and will be described later in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
【００１４】なお、基板電極６に保持された基板１の近
傍に配置される各部材は、磁場印加機構により形成され
る磁場への影響をできるだけ少なくするために、後述す
る磁場印加機構に含まれる永久磁石等、磁性体である必
要がある部材を除いては、できるだけ非磁性体（例えば
ＳＵＳ）で構成されることが望ましい。Each member arranged near the substrate 1 held by the substrate electrode 6 is included in the magnetic field applying mechanism described later in order to minimize the influence on the magnetic field formed by the magnetic field applying mechanism. Except for a member such as a permanent magnet that needs to be a magnetic body, it is desirable to be composed of a nonmagnetic body (for example, SUS) as much as possible.
【００１５】基板１は、例えば周知の基板保持機構によ
って、そのオリフラ部１ａ（図３参照）を基準とし、こ
れに直交する方向が、固定面６ａについて予め設定され
ている方向１ｂに沿って保持されるように、固定面６ａ
にチャッキングされるものとする。The substrate 1 is held, for example, by a well-known substrate holding mechanism, with the orientation flat portion 1a (see FIG. 3) as a reference, and the direction orthogonal thereto is along the preset direction 1b of the fixed surface 6a. Fixed surface 6a
Shall be chucked.
【００１６】基板ホルダー１０は、また、真空容器２０
の底面部に設けられた複数のベアリング１０ｂにより、
真空容器２０の内部で揺動可能に装着されており、基板
電極６に支持されている基板１の表面が、各ターゲット
電極に対向する位置まで移動することが可能な構成を有
している。The substrate holder 10 also includes a vacuum container 20.
With a plurality of bearings 10b provided on the bottom surface of the
The surface of the substrate 1 supported by the substrate electrode 6 is swingably mounted inside the vacuum container 20 and is movable to a position facing each target electrode.
【００１７】本実施形態のスパッタ装置は、さらに、基
板ホルダー１０を矢印方向１００に沿って揺動させるた
めの構成として、大気側まで突出している基板ホルダー
１０の軸部分に固定されている歯車１０ａと、該歯車１
０ａを回転駆動する駆動モータ１２及びウォームギア１
１とを有する。The sputtering apparatus of the present embodiment further has a gear 10a fixed to the shaft portion of the substrate holder 10 protruding to the atmosphere side as a structure for swinging the substrate holder 10 along the arrow direction 100. And the gear 1
Drive motor 12 and worm gear 1 for rotating 0a
And 1.
【００１８】本実施形態のスパッタ装置は、さらに、タ
ーゲット電極２１ａ、２２ａと真空容器２０とを電気的
に絶縁するための絶縁体２１ｂ、２２ｂと、上記各ター
ゲット電極と基板電極６との間に印加する高周波電圧を
発生する高周波電源２３ｂ、２４ｂと、前記高周波電圧
の印加をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ２３ａ、２４ａとを
有する。ここで、基板電極６は、その処理プロセスに応
じて、真空容器２０を介して接地されるか、あるいは、
電気的にフローティングされる。The sputtering apparatus according to the present embodiment further includes insulators 21b and 22b for electrically insulating the target electrodes 21a and 22a from the vacuum container 20 and the target electrodes and the substrate electrode 6 between the insulators 21b and 22b. It has high-frequency power supplies 23b and 24b that generate high-frequency voltage to be applied, and switches 23a and 24a that turn on / off the application of the high-frequency voltage. Here, the substrate electrode 6 is grounded via the vacuum container 20 or, depending on the treatment process,
It is electrically floated.
【００１９】本発明が適用された磁場印加機構は、図２
及び図３に示すように、磁場を発生する１対の永久磁石
２ａ、２ｂと、永久磁石２ａ、２ｂが基板１の表面に平
行な面内に位置するように両磁石を保持する磁石ホルダ
ー３ａと、磁石ホルダー３ａを基板１の表面に平行な面
内で回転させるための回転機構部と、磁石ホルダー３ａ
を基板１の表面に垂直な方向で上下させるための垂直移
動機構部と、永久磁石２ａ、２ｂや上記各機構部の構成
にスパッタ粒子が付着するのを防ぐための防着板５とを
有する。The magnetic field applying mechanism to which the present invention is applied is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a pair of permanent magnets 2a and 2b that generate a magnetic field, and a magnet holder 3a that holds both magnets so that the permanent magnets 2a and 2b are located in a plane parallel to the surface of the substrate 1. And a rotation mechanism portion for rotating the magnet holder 3a in a plane parallel to the surface of the substrate 1, and the magnet holder 3a.
A vertical moving mechanism for vertically moving the substrate 1 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 1; and an anti-adhesion plate 5 for preventing sputtered particles from adhering to the permanent magnets 2a, 2b and the configuration of each of the above mechanical units. .
【００２０】防着板５は、また、永久磁石２ａ、２ｂが
放電によって加熱されることを防ぐための熱遮蔽板とし
ても機能する。これによって、永久磁石２ａ、２ｂの劣
化を防止することができる。The deposition preventive plate 5 also functions as a heat shield plate for preventing the permanent magnets 2a, 2b from being heated by electric discharge. This can prevent the permanent magnets 2a and 2b from being deteriorated.
【００２１】磁石ホルダー３ａは、基板電極６が挿入さ
れる貫通孔がその中心軸に沿って形成されている円筒形
状を備えており、その側面である周面には、後述する前
記回転機構部の歯車３ｂと噛み合う縦溝３ａ’が設けら
れている。また、磁石ホルダー３ａの下面には、挿入さ
れた基板電極６に固定された基板１がその間に配置でき
る程度の間隔を置いて、永久磁石２ａ及び２ｂが装着さ
れる。The magnet holder 3a has a cylindrical shape in which a through hole into which the substrate electrode 6 is inserted is formed along the central axis of the magnet holder 3a. A vertical groove 3a 'that meshes with the gear 3b is provided. Further, permanent magnets 2a and 2b are mounted on the lower surface of the magnet holder 3a with a space such that the substrate 1 fixed to the inserted substrate electrode 6 can be arranged therebetween.
【００２２】本実施形態では、予め定めた初期状態にお
いて、図３に示すように、基板電極６に固定された基板
１のオリフラ部１ａに対して直角な方向１ｂが、磁石ホ
ルダー３ａに装着されている永久磁石２ａ及び２ｂ間に
形成される磁場方向Ｂと平行となるように、基板１の固
定方向と磁石ホルダー３ａの方向とを設定する。In this embodiment, in a predetermined initial state, as shown in FIG. 3, a direction 1b perpendicular to the orientation flat portion 1a of the substrate 1 fixed to the substrate electrode 6 is attached to the magnet holder 3a. The fixing direction of the substrate 1 and the direction of the magnet holder 3a are set so as to be parallel to the magnetic field direction B formed between the permanent magnets 2a and 2b.
【００２３】また、磁石ホルダー３ａの永久磁石２ａ及
び２ｂが装着されている面と、前記挿入された基板電極
６の固定面６ａとが平行となるように、磁石ホルダー３
ａと基板電極６との相対位置を調整することで、磁石ホ
ルダー３ａに装着された永久磁石２ａ及び２ｂの間に、
基板電極６に固定された基板１の表面とほぼ平行な成分
を備える磁場が形成される。The magnet holder 3a is so arranged that the surface of the magnet holder 3a on which the permanent magnets 2a and 2b are mounted is parallel to the fixed surface 6a of the inserted substrate electrode 6.
By adjusting the relative position between a and the substrate electrode 6, between the permanent magnets 2a and 2b mounted on the magnet holder 3a,
A magnetic field having a component substantially parallel to the surface of the substrate 1 fixed to the substrate electrode 6 is formed.
【００２４】回転機構部は、磁石ホルダー３ａが上下に
変位した場合でも当該磁石ホルダー３ａを矢印方向３０
０（図３参照）に沿って回転させることが可能なもので
ある。回転機構部は、磁石ホルダー３ａの側面に設けら
れた縦溝３ａ’と噛み合う歯車３ｂと、歯車３ｂを矢印
方向２０１に沿って回転駆動させるための駆動モータ３
ｃと、駆動モータ３ｃの回転駆動力を歯車３ｂへ伝達す
るための軸部３ｅ及びギア３ｆ、３ｇと、回転量を検出
するためのエンコーダ３ｄと、エンコーダ３ｄへ軸部３
ｅの回転量を伝達する歯車３ｈ及び３ｉとを備える。The rotating mechanism moves the magnet holder 3a in the direction of the arrow 30 even when the magnet holder 3a is vertically displaced.
It can be rotated along 0 (see FIG. 3). The rotation mechanism portion includes a gear 3b meshing with a vertical groove 3a ′ provided on the side surface of the magnet holder 3a, and a drive motor 3 for rotating the gear 3b in the arrow direction 201.
c, a shaft portion 3e and gears 3f and 3g for transmitting the rotational driving force of the drive motor 3c to the gear 3b, an encoder 3d for detecting a rotation amount, and a shaft portion 3 for the encoder 3d.
Gears 3h and 3i for transmitting the rotation amount of e are provided.
【００２５】本実施形態では、エンコーダ３ｄにより歯
車３ｂの回転量を検出することで、磁石ホルダー３ａの
回転量をモニターする。In this embodiment, the rotation amount of the magnet holder 3a is monitored by detecting the rotation amount of the gear 3b by the encoder 3d.
【００２６】また、本実施形態では、基板ホルダー１０
の内部は密閉されており、大気圧に保たれており、駆動
モータ３ｃ、エンコーダ３ｄ、ギア３ｆ、３ｇ、及び、
歯車３ｉ、３ｈは、この基板ホルダー１０の内部（大気
側）に配置されているものとする。なお、軸部３ｅは、
一端が真空側、他端が大気側へ突出すると共に、複数の
ベアリングにより回転可能であるように基板ホルダー１
０に装着されている。Further, in this embodiment, the substrate holder 10
Is sealed and kept at atmospheric pressure, and includes a drive motor 3c, an encoder 3d, gears 3f and 3g, and
The gears 3i and 3h are arranged inside the substrate holder 10 (atmosphere side). The shaft portion 3e is
The substrate holder 1 has one end protruding toward the vacuum side and the other end protruding toward the atmosphere, and is rotatable by a plurality of bearings.
It is attached to 0.
【００２７】垂直移動機構部は、磁石ホルダー３ａを回
転可能に支持した状態で、矢印方向２００（図２参照）
に沿って昇降させるためのものである。垂直移動機構部
は、磁石ホルダー３ａに設けられた貫通孔の直径よりも
大きな直径を備える円環状フランジ４ａと、磁石ホルダ
ー３ａの中空部分に配置された円環状フランジ４ａと接
続された４本の棒４ｂ（図中では２本のみを図示）と、
前記貫通孔の上面側周辺部の下面と円環状フランジ４ａ
との間に配置されたベアリング４ａ’とを備える。The vertical movement mechanism section, in the state in which the magnet holder 3a is rotatably supported, is in the arrow direction 200 (see FIG. 2).
It is for raising and lowering along. The vertical movement mechanism part includes four annular flanges 4a connected to the annular flange 4a having a diameter larger than the diameter of the through hole provided in the magnet holder 3a and the annular flange 4a arranged in the hollow portion of the magnet holder 3a. A rod 4b (only two are shown in the figure),
The lower surface of the peripheral portion on the upper surface side of the through hole and the annular flange 4a.
And a bearing 4 a ′ disposed between and.
【００２８】ここで、４本の棒４ｂは、円環状フランジ
４ａが、磁石ホルダー３ａの貫通孔の上面側周辺部をそ
の下方から、ベアリング４ａ’を介して持ち上げるよう
に、円環状フランジ４ａを支持するためのものである。Here, the four rods 4b have the annular flange 4a so that the annular flange 4a lifts the peripheral portion of the upper surface side of the through hole of the magnet holder 3a from below through the bearing 4a '. It is for support.
【００２９】垂直移動機構は、さらに、前記４本の棒４
ｂが固定されていると共にねじ孔（図示省略）が形成さ
れている台４ｃと、台４ｃに形成されたねじ孔に嵌め込
まれるようにねじが切られている軸部４ｈと、軸部４ｈ
を回転駆動するための駆動モータ４ｅと、駆動モータ４
ｅの回転駆動力を伝達するための摩擦車４ｉ、４ｄ及び
ベルト４ｊと、軸部４ｈの回転に応じて台４ｃが上下し
た場合の変位量を検出する変位センサ４ｆとを備える。
ここで、軸部４ｈは軸受４ｈ’により、回転可能である
ように基板ホルダー１０に装着されている。The vertical movement mechanism further includes the four rods 4 described above.
A base 4c in which b is fixed and a screw hole (not shown) is formed, a shaft portion 4h which is threaded so as to be fitted in the screw hole formed in the base 4c, and a shaft portion 4h.
And a drive motor 4e for rotationally driving the
The friction wheels 4i and 4d for transmitting the rotational driving force of e and the belt 4j, and the displacement sensor 4f for detecting the displacement amount when the platform 4c moves up and down according to the rotation of the shaft portion 4h are provided.
Here, the shaft portion 4h is mounted on the substrate holder 10 so as to be rotatable by a bearing 4h '.
【００３０】本実施形態では、変位センサ４ｆにより台
４ｃの上下変位を検出することで、磁石ホルダー３ａの
上下移動量をモニターする。また、駆動モータ４ｅ、変
位センサ４ｆ、軸部４ｈ、台４ｃ、摩擦車４ｉ、４ｄ、
及びベルト４ｊは、基板ホルダー１０の内部（大気側）
に配置されるものとする。また、４本の棒４ｂは、その
軸方向（上下方向）に移動可能であるように、複数のベ
アリングを用いて、基板ホルダー１０に装着されてい
る。In this embodiment, the vertical movement amount of the magnet holder 3a is monitored by detecting the vertical displacement of the table 4c by the displacement sensor 4f. Further, the drive motor 4e, the displacement sensor 4f, the shaft portion 4h, the base 4c, the friction wheels 4i, 4d,
And the belt 4j are inside the substrate holder 10 (atmosphere side).
Shall be placed in. The four rods 4b are mounted on the substrate holder 10 using a plurality of bearings so that they can move in the axial direction (vertical direction).
【００３１】本実施形態のスパッタ装置は、さらに、上
述した各駆動機構の動作制御を行うための制御機構を備
えている。The sputtering apparatus of this embodiment further includes a control mechanism for controlling the operation of each drive mechanism described above.
【００３２】制御機構は、図４に示すように、磁石ホル
ダー３ａの回転量や上下移動量の指示等の各種の操作指
示を入力する、例えば各種の入力スイッチを備える入力
部４１と、エンコーダ３ｄや変位センサ４ｆにより検出
された磁石ホルダー３ａの回転量や上下変位量等を表示
等して出力する、例えば複数の数値表示部からなる出力
部４２と、入力された操作指示に応じて各部の動作を制
御する、ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェース等から
構成される制御部４３と、制御部４３からの制御指示に
応じて各駆動モータ１２、３ｃ、４ｅを駆動するモータ
ドライバー４４、４５、４６とを備える。As shown in FIG. 4, the control mechanism inputs various operation instructions such as instructions for the rotation amount and the vertical movement amount of the magnet holder 3a, for example, an input section 41 having various input switches, and an encoder 3d. And an output unit 42 including, for example, a plurality of numerical value display units for displaying and outputting the rotation amount, the vertical displacement amount, and the like of the magnet holder 3a detected by the displacement sensor 4f, and each unit according to an input operation instruction. A control unit 43 configured of a CPU, a memory, an interface, and the like for controlling the operation, and motor drivers 44, 45, 46 that drive the drive motors 12, 3c, 4e in accordance with a control instruction from the control unit 43. Equipped with.
【００３３】また、制御部４３は、例えば以下に説明す
るような成膜手順に沿って、少なくとも、動作させるべ
き各駆動モータ１２、３ｃ、４ｅの制御プログラムを記
憶すると共に、当該記憶したプログラムに従い、各駆動
モータの動作制御を実行する構成としても良い。Further, the control section 43 stores at least a control program of each drive motor 12, 3c, 4e to be operated in accordance with a film forming procedure as described below, and according to the stored program. The configuration may be such that the operation control of each drive motor is executed.
【００３４】また、本実施形態の制御機構は、単一の入
力部４１、制御部４３、出力部４２を用いた構成とした
が、本発明の装置で用いる制御機構の構成はこれに限定
されるものではなく、各駆動モータ毎及び各センサー毎
に入出力部及び制御部をそれぞれ設ける構成としても構
わない。Further, the control mechanism of the present embodiment has a configuration using a single input section 41, control section 43 and output section 42, but the configuration of the control mechanism used in the apparatus of the present invention is not limited to this. However, the input / output unit and the control unit may be provided for each drive motor and each sensor.
【００３５】次に、本実施形態によるスパッタ装置の動
作を、複数層の磁性材膜を含む多層膜を形成する成膜処
理を例に挙げて説明する。Next, the operation of the sputtering apparatus according to the present embodiment will be explained by taking a film forming process for forming a multilayer film including a plurality of magnetic material films as an example.
【００３６】最初、本実施形態のスパッタ装置では、基
板電極６の所定の位置及び方向に沿って基板１を固定
し、真空容器２０内部を予め定めた真空度まで排気した
状態で待機しているものとする。また、成膜前に、基板
ホルダー１０の回転させて、成膜に用いるターゲット電
極に対向する位置まで、基板電極６に固定された基板１
の位置を移動する。First, in the sputtering apparatus of this embodiment, the substrate 1 is fixed along a predetermined position and direction of the substrate electrode 6, and the interior of the vacuum container 20 is evacuated to a predetermined vacuum degree and stands by. I shall. In addition, before the film formation, the substrate 1 fixed to the substrate electrode 6 is rotated to a position facing the target electrode used for the film formation by rotating the substrate holder 10.
Move the position of.
【００３７】次に、成膜中に印加すべき磁場の方向及び
強度に応じて予め設定された、磁石ホルダー３ａの回転
量及び上下移動量についての入力を受け付け、当該受け
付けた入力量に応じて、磁石ホルダー３ａを基板１に対
して回転させ、あるいは、上下に移動させる。Next, an input about the amount of rotation and the amount of vertical movement of the magnet holder 3a, which is set in advance according to the direction and strength of the magnetic field to be applied during film formation, is accepted, and according to the accepted input amount. The magnet holder 3a is rotated with respect to the substrate 1 or moved up and down.
【００３８】次に、基板電極６とそれに対向するターゲ
ット電極との間に高周波電圧を印加して放電を発生さ
せ、成膜処理を実行する。この放電により生成されたプ
ラズマがターゲット電極をスパッタリングし、当該スパ
ッタリングにより飛散したスパッタ粒子が基板１に堆積
して、膜が形成される。Next, a high-frequency voltage is applied between the substrate electrode 6 and the target electrode facing the substrate electrode 6 to generate discharge, and a film forming process is executed. The plasma generated by this discharge sputters the target electrode, and the sputtered particles scattered by the sputtering are deposited on the substrate 1 to form a film.
【００３９】ここで、必要とする磁気特性によっては、
磁石ホルダー３ａの位置及び方向を成膜中に連続的ある
いは断続的に変化させるよう、磁場印加機構の動作制御
を行っても良い。また、基板１表面近傍の磁場強度を変
化させることにより、成膜速度が変化する場合がある。
このような特性を利用して、磁場強度を任意に連続的あ
るいは断続的に変化させることで、膜の形成処理を調整
しても良い。Here, depending on the required magnetic characteristics,
The operation of the magnetic field applying mechanism may be controlled so that the position and direction of the magnet holder 3a are changed continuously or intermittently during film formation. Further, the film formation rate may be changed by changing the magnetic field strength near the surface of the substrate 1.
The film forming process may be adjusted by arbitrarily and continuously or intermittently changing the magnetic field intensity using such characteristics.
【００４０】次に、上述した成膜処理により形成された
膜に重ねて形成すべき膜の構成部材から成るターゲット
電極の対向位置まで、基板ホルダー１０を回転させて基
板電極６の位置を移動し、上述した処理を繰り返す。す
なわち、基板１の表面上の磁場の方向と強度とが予め設
定してある値となるように、磁石ホルダー３ａの回転量
及び上下移動量を調整した後、成膜処理を実行して、膜
を形成する。Next, the substrate holder 10 is rotated to move the position of the substrate electrode 6 to the position facing the target electrode composed of the constituent members of the film to be formed on the film formed by the above-mentioned film forming process. The above-mentioned processing is repeated. That is, after adjusting the amount of rotation and the amount of vertical movement of the magnet holder 3a so that the direction and strength of the magnetic field on the surface of the substrate 1 have preset values, the film formation process is performed to perform film formation. To form.
【００４１】上記処理を必要なだけ繰返すことにより、
基板１上に、各層毎に最適な磁場条件で成膜された、磁
気特性の良好な多層膜を、再現性良く作ることができ
る。By repeating the above process as many times as necessary,
It is possible to form a multilayer film having good magnetic characteristics, which is formed on the substrate 1 under the optimum magnetic field condition for each layer with good reproducibility.
【００４２】本実施形態によれば、磁石ホルダー３ａを
任意の量だけ回転させて、基板１の表面での磁場方向を
調整すると共に、磁石ホルダー３ａを任意の量だけ上下
させて、基板１の表面上の磁場強度を調整することがで
きる。According to this embodiment, the magnet holder 3a is rotated by an arbitrary amount to adjust the magnetic field direction on the surface of the substrate 1, and the magnet holder 3a is moved up and down by an arbitrary amount to move the substrate 1 The magnetic field strength on the surface can be adjusted.
【００４３】さらに、本実施形態によれば、磁石ホルダ
ー３ａの回転量及び上下移動量を予め設定することによ
り、膜が形成されている基板１の表面での磁場方向及び
強度を予め定めた値とすることができる。このため、所
望の磁気特性の膜を形成することができるだけでなく、
形成すべき膜にとって最適の磁気感環境を整えることが
でき、その結果、膜質の飛躍的向上及び安定化を図るこ
とができる。Further, according to the present embodiment, by presetting the rotation amount and the vertical movement amount of the magnet holder 3a, the magnetic field direction and strength on the surface of the substrate 1 on which the film is formed are predetermined values. Can be Therefore, not only can a film having desired magnetic characteristics be formed,
An optimum magnetic sensing environment can be prepared for the film to be formed, and as a result, the film quality can be dramatically improved and stabilized.
【００４４】さらに、本実施形態では、基板１に印加す
る磁場を発生する永久磁石２ａ、２ｂは、基板電極１側
に配置されており、ターゲット電極近傍の磁場等には影
響しない。このため、本実施形態によれば、ターゲット
電極のスパッタリング状態を大きく変化させることな
く、基板１近傍の磁場状態を断続的あるいは連続的に、
任意に変化させることができる。Further, in this embodiment, the permanent magnets 2a and 2b for generating the magnetic field applied to the substrate 1 are arranged on the substrate electrode 1 side and do not affect the magnetic field and the like near the target electrode. Therefore, according to the present embodiment, the magnetic field state in the vicinity of the substrate 1 is intermittently or continuously changed without largely changing the sputtering state of the target electrode.
It can be changed arbitrarily.
【００４５】本実施形態では、成膜処理中に任意の強度
及び方向の磁場を印加するとしたが、成膜処理中だけで
なく、基板１あるいはすでに積層されている膜の磁気特
性を整えるために、成膜処理前あるいは成膜処理後に、
任意の磁場を連続的あるいは断続的に印加する構成とし
ても良い。In the present embodiment, the magnetic field of arbitrary strength and direction is applied during the film forming process. However, in order to adjust the magnetic characteristics of the substrate 1 or the film already laminated not only during the film forming process. , Before or after the film formation process,
A configuration may be adopted in which an arbitrary magnetic field is applied continuously or intermittently.
【００４６】また、本実施形態の磁場印加機構では永久
磁石２ａ、２ｂを用いて磁場を発生したが、磁場を発生
する手段はこれに限定されるものではなく、電磁石や他
の磁性材料を用いたり、さらに、磁性材から成る磁場補
正体を用いる構成としても良い。In the magnetic field applying mechanism of this embodiment, the magnetic field is generated by using the permanent magnets 2a and 2b, but the means for generating the magnetic field is not limited to this, and an electromagnet or another magnetic material is used. Alternatively, a magnetic field correction body made of a magnetic material may be used.
【００４７】また、本実施形態では磁石ホルダー３ａの
回転量及び水平移動量を、エンコーダ３ｄ及び変位セン
サ４ｆを用いて検出していたが、本発明で用いるセンサ
はこれに限定されるものではなく、前記回転量あるいは
水平移動量を直接的あるいは間接的に検出できるもので
あれば、例えばポテンショメータ等の他のセンサを用い
ても良い。Further, in the present embodiment, the rotation amount and the horizontal movement amount of the magnet holder 3a are detected by using the encoder 3d and the displacement sensor 4f, but the sensor used in the present invention is not limited to this. As long as the rotation amount or the horizontal movement amount can be detected directly or indirectly, another sensor such as a potentiometer may be used.
【００４８】また、本発明において磁石ホルダー３ａを
回転あるいは昇降させる機構の具体的構成は、本実施形
態の回転機構部又は垂直移動機構部だけに限定されるも
のではなく、磁石ホルダー３ａを任意に回転かつ昇降さ
せることができるものであれば、その他の機構を用いて
も良い。Further, in the present invention, the specific structure of the mechanism for rotating or raising and lowering the magnet holder 3a is not limited to the rotation mechanism portion or the vertical movement mechanism portion of this embodiment, and the magnet holder 3a can be arbitrarily set. Other mechanisms may be used as long as they can rotate and move up and down.
【００４９】また、本発明では、基板１近傍に印加され
た磁場をモニターするために、基板１近傍に磁場センサ
を配置する構成としても良い。Further, in the present invention, in order to monitor the magnetic field applied in the vicinity of the substrate 1, a magnetic field sensor may be arranged in the vicinity of the substrate 1.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明によれば、基板上に膜を形成する
際に、当該膜が形成されている基板表面近傍の空間領域
に磁場を印加すると共に、当該基板面に平行な面内にお
ける前記磁場のベクトル成分の方向及びその強度を変化
させることができる手段を備えたスパッタ装置を提供す
ることができる。According to the present invention, when a film is formed on a substrate, a magnetic field is applied to a spatial region near the surface of the substrate where the film is formed, and in a plane parallel to the substrate surface. It is possible to provide a sputtering apparatus equipped with means capable of changing the direction and intensity of the vector component of the magnetic field.
【図１】本発明の一実施形態におけるスパッタ装置の構
成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のスパッタ装置の磁場印加機構の断面構成
を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of a magnetic field applying mechanism of the sputtering apparatus of FIG.
【図３】図２の磁場印加機構をターゲット電極側から見
た下面図。FIG. 3 is a bottom view of the magnetic field applying mechanism of FIG. 2 viewed from the target electrode side.
【図４】図１のスパッタ装置の制御機構の構成を示すブ
ロック図。4 is a block diagram showing a configuration of a control mechanism of the sputtering apparatus of FIG.
１…基板、２ａ、２ｂ…永久磁石、３ａ…磁石ホルダ
ー、３ｃ…駆動モータ、３ｄ…エンコーダ、４ａ…円環
状フランジ、４ｅ…駆動モータ、４ｆ…変位センサ、５
…防着板、６…基板電極、６ａ…固定面、１０…基板ホ
ルダー、１２…駆動モータ、２０…真空容器（成膜
室）、２１ａ、２１ｂ…ターゲット電極。1 ... Substrate, 2a, 2b ... Permanent magnet, 3a ... Magnet holder, 3c ... Drive motor, 3d ... Encoder, 4a ... Annular flange, 4e ... Drive motor, 4f ... Displacement sensor, 5
... Adhesion prevention plate, 6 ... Substrate electrode, 6a ... Fixed surface, 10 ... Substrate holder, 12 ... Drive motor, 20 ... Vacuum container (film forming chamber), 21a, 21b ... Target electrode.
フロントページの続き (72)発明者 田中 健 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内Front page continued (72) Inventor Ken Tanaka 1-1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Kokubun Plant, Hitachi Ltd.
Claims (9)
に対向配置し、両電極間に放電を発生させ、前記ターゲ
ット電極をスパッタリングすることで飛散するスパッタ
粒子を、前記基板電極に支持された基板の表面に堆積さ
せて成膜するスパッタ装置において、 前記基板の支持部近傍に配置され、当該基板上の膜が形
成される空間を少なくとも含む空間領域に印加する磁場
を発生する磁場発生手段と、 前記発生した磁場の方向及び強度のうち少なくとも一方
を変化させる磁場制御手段とを有することを特徴とする
スパッタ装置。1. A substrate electrode and a target electrode are arranged to face each other in a vacuum container, a discharge is generated between both electrodes, and sputtered particles scattered by sputtering the target electrode are supported by the substrate electrode. In a sputtering apparatus for depositing a film on the surface of a substrate to form a film, a magnetic field generating unit that is arranged in the vicinity of the supporting portion of the substrate and that generates a magnetic field to be applied to a spatial region including at least a space where a film on the substrate is formed. And a magnetic field control means for changing at least one of the direction and the strength of the generated magnetic field.
なくとも、前記発生された磁場成分のうち前記基板の表
面に平行なベクトル成分の方向と、前記基板の表面につ
いて予め定められている特定の方向とのなす角度を相対
的に変化させることを特徴とするスパッタ装置。2. The magnetic field control means according to claim 1, when changing the magnetic field, at least a direction of a vector component parallel to the surface of the substrate among the generated magnetic field components and the substrate. A sputtering apparatus characterized in that an angle formed by a predetermined direction on the surface of the is relatively changed.
り、 前記磁場制御手段は、 前記複数の磁性体が予め定めた相対位置関係であるよう
に保持する保持部と、 前記保持された複数の磁性体間を結ぶ方向ベクトルが、
前記基板の表面と平行な面内で回転するように、前記保
持部を回転させる回転機構部とを有することを特徴とす
るスパッタ装置。3. The magnetic field generation means according to claim 1, wherein the magnetic field generation means is a plurality of magnetic bodies that generate a magnetic field, and the magnetic field control means holds the plurality of magnetic bodies so as to have a predetermined relative positional relationship. And a holding portion, and a direction vector connecting the plurality of held magnetic bodies,
A sputtering apparatus, comprising: a rotation mechanism unit configured to rotate the holding unit so as to rotate in a plane parallel to the surface of the substrate.
向に、前記保持部を移動させる垂直移動機構部をさらに
有することを特徴とするスパッタ装置。4. The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the magnetic field control means further includes a vertical movement mechanism section that moves the holding section in a direction perpendicular to the surface of the substrate.
機構部の動作を制御するための制御部をさらに有するこ
とを特徴とするスパッタ装置。5. The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the magnetic field control unit further includes a control unit for controlling operations of the rotation mechanism unit and the vertical movement mechanism unit.
あるいは断続的に変化するように、前記回転機構部及び
前記垂直機構部の動作を制御することを特徴とするスパ
ッタ装置。6. The control unit according to claim 5, wherein the control unit controls the operation of the rotation mechanism unit and the vertical mechanism unit so that the magnetic field applied during the film formation process changes continuously or intermittently. A sputtering apparatus characterized by the above.
パッタリングし、前記基板上に、順次積層された複数の
膜が成膜されるものであり、 前記制御部は、前記成膜処理中に形成される各膜毎に前
記磁場が変化するように、前記回転機構部及び前記垂直
機構部の動作を制御することを特徴とするスパッタ装
置。7. The target electrode according to claim 5, wherein there are a plurality of the target electrodes, and in the film forming process, the plurality of target electrodes are sequentially sputtered to form a plurality of films that are sequentially stacked on the substrate. The sputtering unit is characterized in that the control unit controls the operations of the rotation mechanism unit and the vertical mechanism unit so that the magnetic field changes for each film formed during the film formation process. apparatus.
なくとも一方の期間に、前記発生された磁場が連続的あ
るいは断続的に変化するように、前記回転機構部及び前
記垂直機構部の動作を制御することを特徴とするスパッ
タ装置。8. The control unit according to claim 1, wherein the generated magnetic field continuously or intermittently changes during at least one of the period before and after the film forming process. A sputtering apparatus, which controls operations of the rotating mechanism unit and the vertical mechanism unit.
子源と、当該放出された物質粒子が堆積して膜が形成さ
れるように前記粒子源と対向する位置に基板を支持する
基板支持部とを備える成膜装置において、 前記基板支持部の近傍に配置され、当該基板上の膜が形
成される空間を少なくとも含む空間領域に印加する磁場
を発生する磁場発生手段と、 前記発生した磁場の方向及び強度のうち少なくとも一方
を変化させる磁場制御手段とを有することを特徴とする
成膜装置。9. A particle source that emits substance particles for forming a film, and a substrate that supports the substrate at a position facing the particle source so that the emitted substance particles are deposited to form a film. In a film forming apparatus including a support unit, a magnetic field generation unit that is disposed in the vicinity of the substrate support unit and generates a magnetic field to be applied to a space region including at least a space where a film on the substrate is formed, A film forming apparatus comprising: a magnetic field control unit that changes at least one of a magnetic field direction and intensity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078096A JPH09228041A (en) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078096A JPH09228041A (en) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09228041A true JPH09228041A (en) | 1997-09-02 |
Family
ID=12313204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3078096A Withdrawn JPH09228041A (en) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09228041A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6099706A (en) * | 1997-12-16 | 2000-08-08 | Hitachi, Ltd. | Magnetic film forming apparatus which applies a parallel magnetic field across a substrate |
| WO2017169448A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社 アルバック | Film-forming apparatus and film-forming method |
-
1996
- 1996-02-19 JP JP3078096A patent/JPH09228041A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6099706A (en) * | 1997-12-16 | 2000-08-08 | Hitachi, Ltd. | Magnetic film forming apparatus which applies a parallel magnetic field across a substrate |
| WO2017169448A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社 アルバック | Film-forming apparatus and film-forming method |
| JPWO2017169448A1 (en) * | 2016-03-29 | 2018-06-28 | 株式会社アルバック | Film forming apparatus and film forming method |
| US11111577B2 (en) | 2016-03-29 | 2021-09-07 | Ulvac, Inc. | Film-forming apparatus and film-forming method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5695119B2 (en) | Sputtering equipment | |
| JP4477357B2 (en) | Sputtering cathode and apparatus and method for coating a substrate with multiple layers | |
| CN110177898A (en) | Sputtering equipment and film build method | |
| JPH07166346A (en) | Magnetron sputtering device | |
| JP4213777B2 (en) | Sputtering apparatus and method | |
| JPH09228041A (en) | Sputtering device | |
| JP2001158961A (en) | Sputtering equipment | |
| US4096055A (en) | Electron microscopy coating apparatus and methods | |
| JPH06181187A (en) | Sputtering system | |
| JP6778275B2 (en) | Substrate coating method and substrate coating equipment | |
| US7625472B2 (en) | Plasma-assisted sputter deposition system | |
| JPS61147873A (en) | Magnetron sputtering device | |
| JPH0688229A (en) | Electric control for rotation of magnetic zone of spattering target in double cylindrical magnetron | |
| JPS6365069A (en) | Sputtering device | |
| JP3189042B2 (en) | Material supply device for vacuum film formation | |
| JP3023747B2 (en) | Ion plating equipment | |
| JP2005320601A (en) | Sputtering system | |
| JP4005687B2 (en) | Magnetron apparatus and sputtering apparatus | |
| JP2000080466A (en) | Vacuum arc deposition device | |
| WO2001044534A1 (en) | Method and apparatus for thin film deposition | |
| JPH02115365A (en) | Sputtering device | |
| JP2009299191A (en) | Plasma-assisted sputter film-forming apparatus | |
| JP2005042157A (en) | Ion plating system, and method therefor | |
| JP2000273628A (en) | Sputtering method and its device | |
| JPH10102236A (en) | Sputtering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040227 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040309 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |